直流无刷电动机的应用.docVIP

摘要 直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它是以法拉第的电磁感应定律为基础，而又以新兴的电子技术、数字技术为后盾。直流无刷电动机，由于利用电子换相器取代了传统的机械电刷和机械换相器，因此结构简单、无机械摩损、运行可靠。同时还具有调速精度高、高效率、高启动转矩等优点，因此被广泛应用。伴随着永磁材料的高速发展，它的矫顽力高、剩磁大、磁能积高等优点，可以极大地减小无刷直流电机的本体体积和重量，因此永磁材料与无刷直流电机的有机结合便诞生了永磁无刷直流电机。永磁无刷直流电机广泛应用于计算机外围设备(如硬盘、软盘和光盘存储器)、家电产品、医疗器械和电动车上，目前无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢，并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。 关键词：直流无刷电动机 永磁 应用 优点 一 直流无刷电机的基本结构及原理 直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它是以法拉第的电磁感应定律为基础，而又以新兴的电子技术、数字技术为后盾。无刷直流电动机主要包括永磁电动机本体、控制电路和位置检测三部分组成，其转子由永磁体组成，定子上存在着多相绕组。直流无刷电动机的最大特点，就是没有换相器和电刷组成的机械接触机械。加之它通常采用永磁体为转子。没有激磁损耗,发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上，这样，热阻较小，容易散热。因此无刷直流电动机没有换相火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维护简便。此外，它的转速不受换相的限制，若采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万的转速中运行。无刷直流电动机并且有着良好的伺服控制性能的运行特性，因而已经被广泛地应用。 二 直流无刷电动机的应用 2.1在汽车中的应用 汽车上用直流无刷电动机的场合目前主要有车轮驱动、空调器压缩机、空调器鼓风机、净化器、抽气机等。 2.1.1汽车净化器用直流无刷电动机 汽车净化器多采用直流无刷电动机带动离心式风叶，以排出污浊空气。电动机本体是根据电机电路方案来确定，常用二相桥式换相驱动电路。内定子绕组可以较方便地绕在铁心齿上。电机做成外转子式结构，定子和定子绕组放在转子内部。换相驱动电路采用专用集成电路(ASIC)，电路简单，并有控制保护功能。 2.1.2汽车空调用直流无刷电动机 开发低电压大电流型汽车空调用直流无刷电动机可以解决原有刷直流电动机噪声大、寿命短及维护困难的缺点，提高电机运行性能。其额定电压为12V，由于结构受到限制，给直流无刷电动机的设计增加了困难。定子冲片为12槽结构，由于是低电压大电流型，为了保证电流密度不敛过高，采用双线并绕，以减小导线直径；转子为表面永磁体粘贴式4极结构，永磁体选用稀土永磁材料钕铁硼，由于钕铁硼的剩磁和矫顽力都很高，充磁方向短．因此永磁体采用径向瓦片式。选用霍尔元件作为位置传感器。安装在电机端盖内表面，位置传感器磁场为轴向磁场。 2.1.3汽车驱动用直流无刷电动机 目前车辆驱动用电动机类型大致可分为四类：直流电动机、交流电动机、无刷直流电动机、磁阻电动机等，经过实践认为无刷直流电动机具有明显的优势。电动汽车的四个轮子分别由四个独立的轮式电动机直接驱动．采用逆变器进行电子换向，取消机械换向器和电刷，这种结构便于高速运行且在更换胎时不影响电动机本体。采用取消齿轮、直接驱动的外转子式电动机，是当今国际上车辆驱动用电动机中较为先进的方案。但是由于外转子式电动机的设计与车辆的车轮结构设计有直接紧密关系．因此，在目前国内外研制样车经费少，时间紧的情况下．许多厂家基本选用内转子式无刷直流电动机。此外，盘式永磁无刷直流电动机低速下力矩大，在电动车辆中能够赢接驱动前轮或后轮，从而省去了机械变速装置。具有轴向结构紧凑、安装方便、噪音低、运行可靠和无级调速等特点。其气隙磁场为轴向，定子绕组为辐射形排列的导体组成，转子由扇形的永磁体呈N，S交替形式安装在盘式磁轭中。 2 .2在电动自动车中的应用 在电动自行车上应用的无刷直流电动机通常制成盘式电动机，安装在车轮的轮毂内，轮毂由辐条与车圈连接，直接带动车轮转动。定子是由定子铁心，电枢绕组及其引出线，传感元件及其引出线，定子支架，轴等部分组成。定子铁心一般做成多对极多个槽数，以满足大力矩、低转速的要求。定子绕组的形式和多相的永磁同步电动机类似，它在实现能量转换过程中起着重要的作用。绕组相数多取三相，并采用Y型连接，三相绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件连接，即为三相半控驱动方式。另一类广泛用于电动自行车的是外转子永磁无刷直流电动机，目前圈内研制出的外转子永磁无刷直流电动机大多采用多极多槽、扁平结构。无刷直流电动机应用于电动自行车，与有刷直流电动机相比具有以下优势：(1)寿命长、免维护、可靠性高。在有刷直流电